锡林河下游河谷平原区降水时序演变规律研究

锡林河下游河谷平原区属典型草原区,生态系统脆弱,对降水时序变化十分敏感,分析和研究该区域降水时序演变规律意义重大。基于四个站点1958-2013年逐日降水资料,分别采用趋势分析法、Mann-Kendall检验法、Morlet小波分析法对锡林河下游河谷平原区降水量年尺度和季尺度时间序列变化进行了丰枯对比和多周期分析。研究表明:1958年以来锡林河下游河谷平原区年降水量以4.5 mm/10 a的速度递减,该区域降水量在不同时间尺度上发生了不同程度的偏丰-偏枯的循环交替过程,发生震荡变化的周期主要为3、5、8、19 a;在季尺度上,呈春季微增-夏季强减-秋季微减-冬季微增的特点,其中夏季降水量与年降水量存在高度一致性。     

基于小波分析的黄河上游径流变化周期研究

为了研究黄河上游径流变化周期,在综合评述已用方法的前提下,引入了小波分析法;然后采用Morlet连续小波变换,对兰州和贵德2站84年(1920～2003年)年径流时间序列变化特征进行了多时间尺度分析,揭示出黄河上游年径流在不同时间尺度下的小波变换时频特征及其丰、枯交替变化的周期规律;进一步分析其径流变化规律,发现黄河上游年径流变化具有同步性,现正处于偏枯期;最后对分析结果进行小波系数过程线及方差图检验,得出黄河上游年径流具有32年的主周期变化规律,同时预测2007年后的17年(2008～2024年)时期内,将处于偏丰期。     

基于PW-MK及小波分析的辽阳降水特征研究

降水作为水资源的重要补给,其特征分析对水资源保护、防汛抗旱等具有重要意义。基于辽阳地区16处雨量站长系列降水资料,采用模比系数差积曲线、预置白Mann-Kendall检验、小波分析进行了降水时空分布、趋势检验、突变分析及周期规律识别。结果表明,最大年降水量是最小年降水量的2.3倍,7、8月降水量占全年50%,东部山区降水多西部平原降水少;黄腊坨站、辽阳站、汤河水库站PW-MK检验统计量U分别为-0.85、-1.19、-1.43,且在1960年附近有突变点;小波分析结果显示在3~4、10~11、25~35 a的3组时间尺度有明显的循环变化。在1951—2014年中,辽阳地区降水年内分配集中、变化较大,总体呈现"丰-枯-丰-枯"变化,有不同时间尺度连枯、连丰年份出现;降水总体呈现减少趋势,汤河水库站显著减少,1960年左右出现降水突变点;具有明显的约25~35 a、10~11 a主周期循环,3~4 a小尺度周期嵌套于主周期,3组不同时间尺度的周期振荡共同作用辽阳降水。     

小波分析方法在月降水量多时间尺度分析中的应用

为了研究查哈阳灌区月降水量在时域中存在的多层次时间尺度结构和局部化特征,运用小波分析理论,采用Mexican Hat小波函数对降水量序列进行小波变换,进而分析其多时间尺度特性,揭示降水量在不同时间尺度下的小波变换时频特征及其丰枯交替变化的周期规律。研究结果表明,从80~120个月的较大尺度来看,灌区的月降水量可能存在30年左右的周期变化,且未来5年将仍处于偏少期;随着尺度的减小,则表现出突变点增多、周期变小的现象,且降水量很快就会从偏少期转为偏多期。     

新疆和田河径流演变特征及其影响因素分析

【目的】研究和田河径流演变特征及其影响因素。【方法】采用M-K检验、Pettitt突变检验、Morlet小波分析等方法,分析径流及影响因素的变化趋势、突变特征及周期规律。在确定影响因素与径流的相关性基础上,建立了影响因素与径流的多元线性方程及神经网络模型,定量分析了气候因素与人类活动对径流变化的贡献水平。【结果】玉龙喀什河径流表现出增加趋势,喀拉喀什河径流呈减少趋势,突变年份为2009、2004年,在40~55 a尺度下的玉龙喀什河与33~55 a尺度下的喀拉喀什河都经历2个枯-丰变换周期。玉龙喀什河、喀拉喀什河降水量都呈显著增加趋势,突变年份均为2001年,两河降水同时展现出3次偏多-偏少交替。年均气温呈显著性增加,在1984年发生突变,气温经过2个冷-暖变换周期。玉龙喀什河与喀拉喀什河径流变化的主要影响因素为气候变化,人类活动影响较小,气候变化对径流的贡献率分别为84.06%和72.51%,而人类活动的贡献率为15.94%和27.49%。【结论】玉龙喀什河和喀拉喀什河在40~55、33~55 a尺度下由丰水期转为枯水期,玉龙喀什河和喀拉喀什河流域降水未来为少水期,和田河流域气温在40~50 a尺度下处于偏暖阶段。喀拉喀什河突变点与乌鲁瓦提水库的修建有关,降水和气温发生突变时间于西北地区气候转变相一致。气温因素是径流补给的主要影响成分,气候变化为径流变化的主要因素。     

基于小波分析的双城市降水量变化分析及预测

分析不同取样周期下生成的小波图像,对图中显示的与降水周期有关的信息加以分析,并预测未来几年降水量的丰枯情况。先用已有数据进行验证性试验,结果周期为8年时准确性达到75%,周期为3年时准确性达到100%。根据双城市1952-2006年降水数据,利用小波模型分析降水周期变化规律,并对未来7年的降水情况进行预测,整体降水量偏低,只有2009、2012和2013年高于491mm。     

1951-2017年长沙汛期降水气候特征分析

基于1951-2017年长沙地面气象观测资料,利用线性回归、累积距平和Morlet小波变换等分析近67年长沙汛期降水气候变化特征。结果表明:长沙汛期降水量和雨日均呈线性增多趋势,两者累积距平曲线均呈多峰多谷型分布,汛期降水量分别在1954年、1992年突变;长沙汛期降水量和雨日在多个时间尺度上均有明显周期振荡变化,15年、23年时间尺度上周期振荡特征基本吻合,因此推断汛期雨日多寡是导致汛期降水量丰亏主要原因之一。     

基于子波变换的烟台市降水变化特征的多时间尺度研究

为研究烟台市年降水量变化的多时间尺度结构特征,采用Morlet子波变换分析法,对烟台市1960~2004年的年降水量进行了小波分析。结果表明:近40年来,烟台市年平均降水量整体呈下降趋势,且存在明显的4年、13年和28年的3类特征时间尺度和相应的震荡周期;小波方差进一步分析发现,烟台市年降水量变化具有4年和13年的主周期,且以13年周期最为显著;由小波方差检验出主要周期的小波系数实部可知,在未来的15年内,烟台市降水将会处于偏丰期。     

基于子波变换的烟台市降水变化特

为研究烟台市年降水量变化的多时间尺度结构特征，采用Morlet子波变换分析法，对烟台市1960~2004年的年降水量进行了小波分析。结果表明：近40年来，烟台市年平均降水量整体呈下降趋势，且存在明显的4年、13年和28年的3类特征时间尺度和相应的震荡周期；小波方差进一步分析发现，烟台市年降水量变化具有4年和13年的主周期，且以13年周期最为显著；由小波方差检验出主要周期的小波系数实部可知，在未来的15年内，烟台市降水将会处于偏丰期。     

基于加权马尔柯夫链的汛期降水丰枯预测

依据榆林市秃尾河1976-2000年汛期降水资料,应用均值标准差法建立降水丰枯的分级标准,将汛期降水量分为枯、偏枯、平、偏丰、丰等5个水平年。然后针对降水量为相依随机变量的特点,采用以规范化的各阶自相关系数为权重,运用加权马尔柯夫链模型来预测和分析未来年份汛期降水量的丰枯状况,结果显示该方法是有效可行的。最后运用遍历定理进行各种滞时的马尔柯夫链特征分析,对降水序列做出了定量的描述,预测未来秃尾河流域汛期降水量出现丰水年的几率最大,为39.8%。通过对汛期降水状态的预测,可以更好的为流域防洪抗汛和水库的合理调度提供有效信息。     

东江流域博罗站天然年径流量序列多时间尺度分析

采用Morlet小波函数,对东江流域博罗站1956-2005年天然年径流时间序列进行了小波分析,揭示了流域天然年径流变化的多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下天然年径流序列变化的周斯,并根据主周期对未来序列变化进行了预测。研究结果表明,天然年径流序列呈现微弱的减少趋势,21 615万m3/(10 a),近50年天然年径流量减少了约108 075万m3;天然年径流量变化的特征时间尺度为2年、4年、8年、12年、19年,其中8年左右的周期振荡最强,为天然年径流量变化主周期;依据主周期的变化趋势,预测2006-2009年间天然年径流将偏多,大约在2010-2013年天然年径流将偏少。     

青海省西北诸河61a来降水演变特征及空间分布研究

收集了青海省西北诸河地区降水资料,分析了该地区1956-2016系列降水的时间和空间分布规律,结果表明:①降水集中度及5-9月降水量呈微弱上升趋势,趋于不均匀化,集中期呈微弱下降趋势,有提前表现。②年降水呈显著增加趋势,且降水量时序具有长程相关性,预测将保持持续增加的趋势;在2001年前后发生突变;5个时间尺度的周期波动控制着年降水量在整个时域内的变化特征,其中以31a为主要周期。③降水量在地区平面分布上极不均匀,亦有东、南部山区向西北盆地递减,降水量的垂直差异明显,并呈现一定的规律性。④多年平均降水在空间上呈现由四周山区高值向柴达木盆地低值中心递进的态势,低值区域缩减。     

基于小波分析的年最大径流预测方

径流序列可以看成是各种不同成分线性叠加构成的时间序列。利用小波变换良好的局部化时频分析能力，将年最大径流序列进行分解，使其趋势项、周期项和随机项得以分离。各子序列分别代表不同的时间尺度，反映了各种物理因素对径流过程的影响。然后根据各子序列的特性分别建立幂函数、周期函数或ARMA模型并进行预测。最后将各子序列的预测值合成，得到年最大径流序列的预测值。对宜昌站1991年至2002年最大径流量的预测结果表明，该方法是切实可行的。并指出小波包变换在分析中、高频信息方面优于小波变换，有助于进一步提高预测的精度。     

基于极点对称模态分解的北京市降水特征分析

随着全球气候变化加剧,我国区域水资源紧缺日益严重,利用合理方法研究降水的变化规律对水资源规划管理尤为重要。基于北京市1951-2015年降水量时间序列,利用极点对称模态分解(ESMD)方法,分析北京市降水变化的多尺度特征和不同时间尺度下的突变,并对未来趋势变化做出判断。结果表明:北京市降水序列存在2.6、4.3、14和21.7 a的周期变化,不同时间尺度下发生突变的时间亦不同;各模态分量方差贡献率显示年际变化在北京市降水变化中占据主导地位;预测短期内北京市降水量将持续减少。     

沈阳市降水变化特征初步分析

根据沈阳市1959-2006年的降水资料,进行统计计算和频率分析,探讨了该地区降水时空分布特征及其枯丰变化趋势,总结了沈阳市多年平均降水的变化规律.结果表明:沈阳市多年平均降水量为606.6 mm,其变差系数为0.2,且多年平均降水具有缓慢下降的趋势;降水量年际、年内变化较大,且分配不均匀,汛期降水量(6-9月)大约占全年降水量的60%～9O%,最大一日降水多发生在7、8月份;沈阳市多年平均降水量在空间上分布不均匀,南部地区大于北部地区,具有由南向北逐步减少的趋势.     

基于数理方法的长岭县降水量分析

为探寻长岭县降水量序列的特征及变化规律,基于长岭县1954-2005年降水量资料,采用统计学方法、Mann-Kendall方法、叠加的马尔科夫链方法,对长岭县的降水量特征值、年内年际变化、降水量自相关性以及变化规律进行了分析。结果表明:长岭县年内降水量和典型年年内降水量主要集中在6-8月份,分别占70%、80%;降水量年际变化呈现出丰-平-枯的变化趋势,平均8年出现一次降水变化小周期;降水量系列是相互独立的,并且降水量系列呈递减的趋势,枯季降水量平均每年减少4.86mm;叠加的马尔科夫链方法可用于长岭县降水量的预测,但需要结合总体的降水量变化周期,以消除大旱或大涝年份导致的误差。     

小波分析在宜昌地区降水变化中的应用

区域降水量是重要的气候变量,研究其对气候变化的影响具有十分重要的意义.利用宜昌地区1960-2006年近50年的汛期和年降水作为观测资料,采用墨西哥帽函数(MHF)作为小波函数,分析了汛期降水和年降水的多时间尺度变化特征.结果表明,在较小时间尺度上,汛期降水与年降水在时域上的分布具有很大的相似性;在较大时间尺度上,年降水的演变略滞后汛期降水.并且推测宜昌地区在未来几年内降水将偏少,这为短期气候的预测提供了一定的参考.     

三峡调蓄前后径流变化的多尺度分析

径流时间序列复杂多变,既存在着非周期成分(趋势、突变等)变化特征,又存在着多尺度的周期变化特征,水文径流的多尺度分析研究具有重要价值。主要利用极点对称模态分解(ESMD)方法,对宜昌水文站多年实测径流量进行模态分解及时频分析,得出不同的时间尺度下,该站径流的趋势、突变及周期变化,进而分析三峡水库调蓄前后的径流变化规律;同时分别利用传统径流分析方法中的Mann-Kendall(M-K)法、小波变换法及希尔伯特-黄变换法三种方法对ESMD法所得结论进行验证。研究结果表明:三峡调蓄前后,不同时间尺度下的径流均存在2003年6月左右的突变点,趋势项上均表现为不显著的递减变化趋势,这表明三峡工程的正式蓄水对径流量产生了较为明显的影响;年、月、日的周期则表现出了一致性,证实了径流研究具有不同尺度上的嵌套性,同时ESMD法在径流多尺度分析上具有较好的应用效果。     

平阴岩溶地下水位与降水量、黄河水位的相关性分析

【目的】查明平阴岩溶地下水位对降水量、黄河水位响应的时滞差异。【方法】选取2007—2018年2个沿黄岩溶水位监测数据、同期降水量和黄河水位资料,采用互相关分析、连续小波变换和交叉小波变换对岩溶水位与降水量、黄河水位的相关性进行了分析。【结果】①降水量、岩溶水位的互相关系数具有明显的12个月的周期,黄河水位周期性不强。岩溶水位与降水量、黄河水位之间存在1～8个月和0～10个月的时间滞后。②降水量和岩溶水位存在0.86～1.20 a和0.86～1.36 a的连续主震荡周期,黄河水位存在1 a和3 a的周期变化特征。③岩溶水位对降水量、黄河水位的滞后时间为110.46～164.39 d和105.77～161.88 d,黄河水与岩溶地下水之间径流速度为21.62～25.53 m/d。【结论】平阴岩溶水位对黄河水位的时滞略小于对降水量的时滞。     

青海湟水流域降水过程的持续性特征与干旱发生趋势

以湟水流域6个气象站点1959-2016年逐月降水量资料为基础,采用距平分析法、Mann-Kendall检验对流域内降水变化特征进行分析,结合重标极差法分析流域未来降水的变化趋势,并用游程理论和马尔柯夫链分析了流域内干旱特征和未来干旱趋势。结果表明:研究区降水年际变化较为明显,过去58 a间全年及4个季节降水量呈增加趋势,其中冬季增加趋势最为显著;多年平均降水量在空间分布不均匀,流域中部地区降水量最大,下游地区降水量最小,Cv空间分布特征与多年平均降水量相似。通过Hurst指数可知,在1 a时间尺度上,流域年降水量表现为较强的持续性特征,在5 a和10 a时间尺度上呈现极强的持续性特征,未来不同时间段内年降水量与4季降水量可能有所增加。从统计结果来看,流域发生连枯水的概率大于连丰水,说明更易发生连枯水现象。根据加权马尔柯夫预测结果可知,2017年湟水流域为平水年。